Swoole-Compiler 将提供 PHP Native AOT 编译器，支持将 PHP 代码编译为可执行文件，运算性能提高 150 倍
概述
长期以来 PHP 作为解释型脚本语言，虽然在 Web 开发领域占据主导地位，但在性能表现上始终无法与 Rust、Golang 等编译型语言相提并论。这一局限性使得 PHP 在高性能计算、系统编程等领域逐渐式微，甚至一度被认为是过时的技术选择。
Swoole-Compiler v4 版本推出 Native AOT(Ahead-of-Time) 编译器，将彻底改写这一现状。AOT 编译器突破了PHP传统的解释执行模式，支持将PHP代码直接编译为原生二进制可执行文件。运算性能相比传统 PHP 解释器提升高达上百倍，性能表现已达到 Rust、Golang 等现代编译型语言的同一水平线。
这不仅仅是性能的提升，更是 PHP 语言范式的根本性变革:
-
从解释执行到原生编译 -
PHP代码可直接生成独立的二进制程序，无需依赖运行时环境 -
从脚本语言到系统级编程 - 性能瓶颈的消除使
PHP具备了开发高性能服务、系统工具的能力
Swoole-Compiler Native AOT编译器不仅为数百万 PHP 开发者提供了性能优化的终极方案，更重要的是，它为 PHP 生态注入了新的生命力，在云原生、微服务、高性能计算等现代技术领域占据一席之地。
运行机制
AOT编译器与HHVM、KPHP等项目不同，它并不是PHP的另外一个实现。而是直接使用了ZendPHP的底层库，使用PHPX库作为兼容层，与PHP在ABI层面是完全互通的。但不使用ZendVM的opcode handler以及zend_execute，而是将PHP代码编译为机器指令，与C++和Golang的运行机制一致。因此AOT编译器完全兼容PHP的所有生态：
-
可调用所有
PHP扩展提供的内置函数、类、常量等 -
同时支持静态编译和动态解释执行，支持
eval、include/require等动态脚本执行 -
支持
Composer，支持autoload，可动态调用其他第三方的composer包提供的函数和类
语法兼容性
AOT编译器支持绝大部分PHP的语法。不过由于AOT是静态编译，某些依赖运行时确定的特性是无法支持的：
-
不支持
$$语法，局部变量为编译器符号，无法在运行时使用 -
不支持
extract函数，无法运行时创建局部变量 -
不支持
yield/generator生成器语法，建议使用fiber/swoole/swow协程，AOT编译器支持协程 -
不支持多层
break或者continue语法，需要改成goto或try/catch，这个特性只能在虚拟机模式中实现 -
禁止字面量字符串包含
\0，例如$a = "hello \0 world;"，与C++不兼容 -
不支持参数数量不匹配的函数调用，例如某个函数的参数是
3个，但是实际运行的代码传入了4个，这在PHP动态执行阶段是允许的，但是AOT编译器无法支持 -
不支持
Property Hook语法 -
不支持动态调用中使用引用，例如
Closure闭包函数的参数是引用类型，在运行时才能确定，在AOT编译器中不支持，需要显式使用refval()函数转为引用
// 运行时才能得到函数的参数和返回值
$fn = getClosure();
// 编译器无法确定参数应该使用值还是引用，默认使用值传递
$fn($a, $b, $c);
// $c 将显式地使用引用传递，而不是值
$fn($a, $b, refval($c)); 编译器
./swoole_compiler -h
Swoole-Compiler (AOT) v0.1.0
USAGE:
./bin/compiler.php <file/dir> [options]
ARGUMENTS:
<file> Input PHP file/directory to compile
OPTIONS:
-O <level> Optimization level (0-3, default: 0)
-p, --profile Enable performance profiling
-o, --output <file> Output binary name (default: input basename)
-v, --verbose Verbose output
-h, --help Show this help message
-f, --force Force compile even if cache exists
-m, --mode <mode> Compilation mode, -m bin(binary) or -m ext(extension), default: bin
-j, --job <num> Number of parallel compilation jobs (default: 4)
--no-literal-strings Disable literal strings optimization
EXAMPLES:
./bin/compiler.php examples/hello.php
./bin/compiler.php examples/bench.php -O2
./bin/compiler.php examples/bench.php -O2
./bin/compiler.php examples/extension -O2 -o myapp -m ext
./bin/compiler.php examples/app.php -O3 -o myapp -vmain 函数
AOT编译器不支持游离代码，所有PHP代码必须放置在function中，因此不支持PHP模版、配置文件，仍然需要动态加载。AOT编译器支持两种模式：
-
ext模式：将PHP项目编译为PHP扩展，用于PHP-FPM/Apache模式 -
bin模式：将PHP项目编译为二进制可执行程序
bin模式，PHP项目必须提供一个main函数作为入口。
代码
<?php
function main(int $argc, array $argv): void
{
echo "Hello World!\n";
var_dump(PHP_VERSION);
}
编译
./swoole-compiler examples/code/main.php
prepare: examples/code/main.php
prepare completed: 1 source files in total
convert: examples/code/main.php
format: build/examples/code/main.cc
cd /home/swoole/workspace/aot && clang-format -i /home/swoole/workspace/aot/build/examples/code/main.cc
generate stub file: examples/code/main.php
format: build/extension-main.cc
cd /home/swoole/workspace/aot && clang-format -i /home/swoole/workspace/aot/build/extension-main.cc
Starting parallel compilation with 4 jobs for 5 files
Successfully compiled 5 files
g++ /home/swoole/workspace/aot/src/Php/../cpp/php_cli_process_title.o /home/swoole/workspace/aot/src/Php/../cpp/ps_title.o /home/swoole/workspace/aot/src/Php/../cpp/main.o /home/swoole/workspace/aot/build/examples/code/main.o /home/swoole/workspace/aot/build/extension-main.o -o main $(php-config --includes) -I ~/workspace/projects/phpx/include -I /home/swoole/workspace/aot/build/include -I /home/swoole/workspace/aot/src/cpp -O0 -g -Wall -L $(php-config --prefix)/lib -L ~/workspace/projects/phpx/lib -lphpx -lphp
编译完成后，将生成一个main的二进制可执行文件，不包含PHP源代码，而是直接执行机器指令。
file main
main: ELF 64-bit LSB pie executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, BuildID[sha1]=****, for GNU/Linux 3.2.0, with debug_info, not stripped
ll main -h
-rwxrwxr-x 1 swoole swoole 377K 4月 22 17:16 main
文件的尺寸为377K，可使用upx或者strip压缩裁剪。
./strip main
ll main -h
-rwxrwxr-x 1 swoole swoole 39K 4月 22 17:20 main
执行
./main
Hello World!
string(6) "8.4.14"
运算性能大幅提升
与PHP的ZendVM+JIT执行机制不同，AOT编译器是将PHP代码编译为机器指令，在密集运算方面得到了数百倍的提升。
斐波那契数列
function fib(int $n): int
{
if ($n == 1 || $n == 2) {
return1;
} else {
return fib($n - 1) + fib($n - 2);
}
}
function main(int $argc, array $argv): void
{
$n = $argv[2];
$begin = microtime(true);
echo fib($n) . "\n";
echo"Time: " . (microtime(true) - $begin) . "\n";
}
执行结果：
$ ./cli.php examples/fib.php 40
102334155
Time: 14.816216945648193
$ ./fib examples/fib.php 40
102334155
Time: 0.10961484909057617
-
cli.php是通过PHP ZendVM执行脚本，仅用于进行性能对比 -
fib使用了O3编译优化，命令是：./swoole_compiler examples/fib.php -O3
#!/usr/bin/env php
<?php
include $argv[1];
main($argc, $argv);
斐波那契数列的测试中，AOT编译器相比PHP提升了150倍。
PI 值计算（Leibniz 公式）
use native_types;
function main()
{
ini_set("precision", 17);
$rounds = (int) file_get_contents("./rounds.txt", true);
$stop = $rounds + 2;
var_dump($stop);
$begin = microtime(true);
$x = 1.0;
$pi = 1.0;
for ($i = 2; $i <= $stop; $i++) {
$x = -1.0 + 2.0 * ($i & 0x1);
$pi += $x / (2 * $i - 1);
}
$pi *= 4.0;
print $pi . "\ntime: " . (microtime(true) - $begin) . "\n";
}
./cli.php examples/pi.php
int(100000002)
3.141592643589326
time: 6.5242888927459717
./pi examples/pi.php
int(100000002)
3.141592643589326
time: 0.09414982795715332
AOT编译器提升了72倍。
JIT 测试
zend_extension=opcache
opcache.enable_cli=On
opcache.jit=On
测试结果
./cli.php examples/fib.php 40
102334155
Time: 2.3740291595458984
./cli.php examples/pi.php
int(100000002)
3.141592643589326
time: 2.2408719062805176
启用JIT后，两个测试程序的性能得到了数倍提升，但相比AOT编译器，依然相差了两个数量级。
在PHP自带的bench.php和micro_bench.php部分测试开启opcache+JIT的性能比AOT编译器更好，主要原因是opcache拥有死代码消除优化器，没有实际作用的代码会被移除，导致部分PHP逻辑并未执行，无法真正比较执行性能，因此暂时不作为对比脚本。
use native_types
PHP的Int类型在溢出时会自动转浮点，例如 INT_MAX + 1会丢失精度转为浮点，10➗️3 无法整除时自动转为浮点。
PHP为了支持这些特性牺牲了较多性能，但实际项目中几乎很少使用。使用整型时为精确计算，不应该转为浮点丢失精度，若非精确计算则应该直接使用浮点，而不是在运行时进行判断、检测和转换。
为了兼容已有的PHP代码，默认AOT编译器不会将整数声明为Native类型，保持了溢出自动转换的特性。在密集运算场景中，性能较差。在源文件中使用use native_types，则会告诉编译器，将整数、浮点型声明为原生类型，性能将大幅提升，但在溢出时则会丢弃精度，而不是转为浮点。
use native_types;
function main() {
$a = 10;
$b = $a / 3;
// $b 的值将是 3 ，而不是 3.333...
}
全新的 C/C++ 互调用设计
在PHP项目中若需要调用C++的类或者函数，通常需要编写一个PHP扩展，或者使用FFI。AOT编译器提供了全新的C/C++互调用设计，允许在PHP代码中直接调用C++函数，编译器会将C++的.cpp文件与.php文件一起编译并连接为一个可执行文件。
素数计算
function sieveOfEratosthenes(int $limit)
{
if ($limit < 2) return [];
// 初始化布尔数组，索引代表数字，值代表是否为素数
$isPrime = array_fill(0, $limit + 1, true);
$isPrime[0] = false;
$isPrime[1] = false; // 0 和 1 不是素数
for ($i = 2; $i * $i <= $limit; $i++) {
if ($isPrime[$i]) {
// 标记 i 的所有倍数为非素数
for ($j = $i * $i; $j <= $limit; $j += $i) {
$isPrime[$j] = false;
}
}
}
// 收集所有素数
$primes = [];
for ($num = 2; $num <= $limit; $num++) {
if ($isPrime[$num]) {
$primes[] = $num;
}
}
return $primes;
}
function main()
{
global $argv;
$n = isset($argv[2]) ? (int)$argv[2] : 10000000;
$begin = microtime(true);
// 参数校验
if ($n < 2) {
fwrite(STDERR, "请输入一个大于等于2的整数作为上限。\n");
exit(1);
}
$primes = sieveOfEratosthenes($n);
var_dump(count($primes));
var_dump(microtime(true) - $begin);
}
在素数计算的程序中，PHP只有数组可以作为容器，数组的元素存储的类型为bool，PHP即使存储一个bit的bool值，也至少需要16个字节，存储10亿个数字，需要40 GB+内存。如果能够直接使用C++的std::vector<bool>则仅需120M字节。
C++的std::vector<bool>是一个bitmap，占用的内存极低
但在PHP代码中不能直接调用C++函数，而编写一个PHP扩展项目，又是一件非常麻烦的事情。在AOT编译器中可以直接调用C++代码，可以轻松解决此问题。
代码修改
function sieveOfEratosthenes(int $limit)
{
if ($limit < 2) return [];
// 初始化布尔数组，索引代表数字，值代表是否为素数
$isPrime = vector_new($limit + 1, true);
// 0 和 1 不是素数
vector_set($isPrime, 0, false);
vector_set($isPrime, 1, false);
for ($i = 2; $i * $i <= $limit; $i++) {
if (vector_get($isPrime, $i)) {
// 标记 i 的所有倍数为非素数
for ($j = $i * $i; $j <= $limit; $j += $i) {
vector_set($isPrime, $j, false);
}
}
}
// 收集所有素数
$primes = [];
for ($num = 2; $num <= $limit; $num++) {
if (vector_get($isPrime, $num)) {
$primes[] = $num;
}
}
return $primes;
}
新的代码使用vector_set()和vector_get()替代数组来管理数字。接下来需要编写一个vector.stub.php存根文件来声明函数。
function vector_new(int $size, bool $init = false): mixed{}
function vector_get(mixed $vector, int $offset): bool {}
function vector_set(mixed $vector, int $offset, bool $value): void {}
.stub.php文件只有函数的声明，但没有实现，具体实现的代码将在.cc文件中编写。
#include <phpx.h>
usingnamespace php;
class VectorBox :public Box {
public:
std::vector<bool> vec;
VectorBox(size_t size, bool init) {
vec.resize(size, init);
}
void checkOffset(Int offset) {
if (offset >= vec.size()) {
throwError("index[%ld] is out of range()", offset);
}
}
};
var php_vector_new(Int size, Bool init) {
return {new VectorBox(size, init)};
}
Bool php_vector_get(var box, Int offset) {
auto vecbox = box.toBox<VectorBox>();
vecbox->checkOffset(offset);
return vecbox->vec.at(offset);
}
void php_vector_set(var box, Int offset, Bool value) {
auto vecbox = box.toBox<VectorBox>();
vecbox->checkOffset(offset);
vecbox->vec.at(offset) = value;
}
C++代码的编写可参考PHPX相关文档
导出 C++ 函数为 PHP 函数，在 PHP 代码中调用，需要满足以下条件：
-
必须以
php_为前缀 -
必须以
PHP类型作为参数和返回值 -
需要在
.stub.php文件中声明该函数
类型映射关系表：
|
PHP 类型 |
C++ 类型 |
|---|---|
|
int |
php::Int |
|
bool |
php::Bool |
|
array |
php::Array |
|
mixed |
php::Var |
|
float |
php::Float |
|
string |
php::Str |
|
object |
php::Object |
|
resource |
php::Resource |
|
void |
void |
例如在.stub.php中声明一个函数
function fn_test(int $a, int $b): string {}
等价于
php::Str php_fn_test(php::Int a, php::Int b) { }
在其他的PHP文件中就直接调用该函数：
echo fn_test(100, 999);
除了函数之外，也可以实现PHP类，方法、静态方法、属性、常量、静态属性在stub文件中声明，在C++文件中只实现方法和静态方法。
-
命名空间和类名使用双下划线（
__）分割作为前缀 -
名称需要全部转为小写
class ClassFoo {
protected string $prop;
public function __construct(string $name);
public function bar(int $a): int;
}
void php_classfoo____construct(php::Object &this_, php::Str name) {}
php::Int php_classfoo__bar(php::Object &this_, php::Str name) {}
-
类方法函数的第一个参数是
this_，表示当前对象，若是静态方法，则第一个参数为NULL -
可使用
this_.attr()读写对象属性，使用this_.call()调用对象方法
实际项目测试
本次AOT选择了Workerman作为测试项目。Workerman项目的代码需要少量修改才能够通过编译。包括游离代码处理，retval()修改等。可根据编译器的错误提示修改代码实现适配。
除此之外还需要编写一个main.php文件作为入口：
use Workerman\Protocols\Http\Session;
useWorkerman\Worker;
function main()
{
require__DIR__ . '/../functions.php';
$http_worker = new Worker('http://0.0.0.0:2345');
$http_worker->count = 1;
$http_worker->onMessage = function ($connection, $request) {
$connection->send("Hello World");
};
Session::init();
Worker::runAll();
}
./swoole_compiler projects/workerman/src/ -o workerman
运行
./workerman start
Workerman[worker.php] start in DEBUG mode
-------------------------------------------- WORKERMAN ---------------------------------------------
Workerman/5.1.9 PHP/8.4.14 (JIT off) Linux/6.8.0-107-generic
--------------------------------------------- WORKERS ----------------------------------------------
event-loop proto user worker listen count state
select tcp swoole none http://0.0.0.0:2345 1 [OK]
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Press Ctrl+C to stop. Start success.
curl http://127.0.0.1:2345
Hello World
Python 互调用支持
AOT编译器将支持在PHP代码中直接调用Python语言的特性。
use sys;
useos;
usenumpyasnp;
function np()
{
print(np::$module);
print(np::version->full_version);
}
function main()
{
var_dump(sys::api_version);
var_dump(os::getpid());
var_dump(os::environ->get("PATH"));
}
此特性在预览版中尚未实现，将在测试版中提供
版本计划
虽然识沃团队已经对AOT编译器进行了大量内部测试和优化，但项目本身依然处于产品打磨期，未来依然有很长的路要走。AOT编译器整体的发版计划如下：
-
预览版：在
2026.5.1前发布，仅用于功能体验，不可用于生产环境 -
测试版：在
2026.10.1前发布，解决绝大部分问题，可用于非核心项目 -
正式版：在
2027.5.1前发布，可用于正式的生产环境
识沃团队将同时维护3.2和4.0两个版本，3.2版本依然是围绕着PHP语言的支持迭代，4.0版本则将逐步发展为一门与PHP语言相似的全新静态编译语言。
|
Swoole-Compiler 版本 |
技术方向 |
PHP 版本 |
|---|---|---|
|
v3.2 |
Opcode
字节码加密与混淆 |
7.2~8.4 |
|
v4.0 |
AOT Native
编译器 |
8.2 ~ 8.5 |
汇聚全球AI编程工具，助力开发者即刻编程。
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